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技術 ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子、およびその予備発泡粒子と型内発泡成形体の製造法

出願人 株式会社カネカ
発明者 市村忠行中村京一千田健一
出願日 1999年5月20日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 1999-140405
公開日 2000年11月28日 (18年7ヶ月経過) 公開番号 2000-327825
状態 特許登録済
技術分野 多孔性物品の製造および廃物の回収・処理 高分子組成物
主要キーワード ブロック金型 ガス内圧 寸法性 成形体厚み MFR測定器 オリフィス板 オリフィス長 歪回復率
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年11月28日)のものです。
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課題

表面性融着が良好で、収縮率が少なくヒケが無く、短い成形時間でポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を得るためのポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を提供する。

解決手段

ポリプロピレン系樹脂において、MIが6〜10g/10分の樹脂90〜10重量%とMIが0.5〜3g/10分の樹脂10〜90重量%の混合樹脂からなり、該樹脂のMIが2〜5g/10分に調整した樹脂を基材とする予備発泡粒子

概要

背景

ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子から得られる型内発泡成形体は、ポリスチレン系予備発泡粒子の型内発泡成形体と比較して、耐薬品性耐熱性圧縮後の歪回復率に優れ、また、ポリエチレン系樹脂予備発泡粒子から得られる型内発泡成形体と比較して、寸法精度、耐熱性、圧縮強度が優れているので、従来より自動車バンパー芯材や各種包装用資材等に広く用いられている。

従来、前記のような発泡成形体を製造するためのポリプロピレン系樹脂発泡粒子基材樹脂としては発泡特性水蒸気による型内成形という制約から、メルトフローメルトインデックス:以下MIと称す)が0.1〜25g/10分で、αオレフィン含有量が1重量%以上のプロピレンーαオレフィン(主としてプロピレンーエチレンランダム共重合体が主に用いられていた。(例えば、特公昭59ー43492号公報、特公平2ー50495号公報)。

しかしながら、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子からなる型内発泡成形体は、厳密には寸法精度が悪く、成形体の形状によっては厚み方向の収縮率長手方向に比べ大きく、成形体中央部の厚みが薄くなる、いわゆるヒケが発生し製品イメージを損なう問題が残されている。

また、近年ポリプロピレン樹脂製造メーカーでは、ポリプロピレン樹脂のグレード統合が盛んに行なわれている。これら汎用のポリプロピレン樹脂を用いた場合、成形品のヒケ発生や型内発泡成形時の成形時間が長くなるといった問題がある。 このようにポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形体として必要な特性である、MI、融点コモノマー量などを自由に選択することが困難な状況になっている。

概要

表面性融着が良好で、収縮率が少なくヒケが無く、短い成形時間でポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体を得るためのポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を提供する。

ポリプロピレン系樹脂において、MIが6〜10g/10分の樹脂90〜10重量%とMIが0.5〜3g/10分の樹脂10〜90重量%の混合樹脂からなり、該樹脂のMIが2〜5g/10分に調整した樹脂を基材とする予備発泡粒子。

目的

以上の実情において、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形において、成形体の表面性、融着が良好で成形体がヒケが無く、成形時間の短い成形体が得られる最適な原料を容易に提供することが求められている。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

ポリプロピレン系樹脂において、メルトフローメルトインデックス)が6〜10g/10分の樹脂90〜10重量%とメルトフロー(メルトインデックス)が0.5〜3g/10分の樹脂10〜90重量%とを混合したポリプロピレン系樹脂からなり、該樹脂のメルトフロー(メルトインデックス)が2〜5g/10分である樹脂を基材樹脂とすることを特徴とするポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子

請求項2

ポリプロピレン系樹脂において、メルトフロー(メルトインデックス)が6〜10g/10分の樹脂90〜10重量%とメルトフロー(メルトインデックス)が0.5〜3g/10分の樹脂10〜90重量%とを混合したポリプロピレン系樹脂からなり、該樹脂のメルトフロー(メルトインデックス)が2〜5g/10分である樹脂粒子と水、分散剤および発泡剤からなる水分散物耐圧容器内仕込み、前記樹脂粒子の融点−20℃から+10℃の範囲の温度で該樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、該発泡剤の示す蒸気圧以上の加圧下のもと、前記樹脂粒子と水との混合物を前記耐圧容器内よりも低圧雰囲気下に放出することからなるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の製造方法。

請求項3

請求項1で示されるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子に0.1kg/cm2ーG以上の内圧を付与せしめ閉塞しうるが密閉しえない金型充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。

請求項4

請求項1で示されるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を圧縮率が20%〜50%の圧縮率になるように調整したのち、閉塞しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法。

技術分野

0001

本発明は断熱材、緩衝包材通箱、車のバンパー用芯材等に用いられるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子、およびその予備発泡粒子型内発泡成形体の製造方法に関するものである。

背景技術

0002

ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子から得られる型内発泡成形体は、ポリスチレン系予備発泡粒子の型内発泡成形体と比較して、耐薬品性耐熱性圧縮後の歪回復率に優れ、また、ポリエチレン系樹脂予備発泡粒子から得られる型内発泡成形体と比較して、寸法精度、耐熱性、圧縮強度が優れているので、従来より自動車バンパー芯材や各種包装用資材等に広く用いられている。

0003

従来、前記のような発泡成形体を製造するためのポリプロピレン系樹脂発泡粒子基材樹脂としては発泡特性水蒸気による型内成形という制約から、メルトフローメルトインデックス:以下MIと称す)が0.1〜25g/10分で、αオレフィン含有量が1重量%以上のプロピレンーαオレフィン(主としてプロピレンーエチレンランダム共重合体が主に用いられていた。(例えば、特公昭59ー43492号公報、特公平2ー50495号公報)。

0004

しかしながら、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子からなる型内発泡成形体は、厳密には寸法精度が悪く、成形体の形状によっては厚み方向の収縮率長手方向に比べ大きく、成形体中央部の厚みが薄くなる、いわゆるヒケが発生し製品イメージを損なう問題が残されている。

0005

また、近年ポリプロピレン樹脂製造メーカーでは、ポリプロピレン樹脂のグレード統合が盛んに行なわれている。これら汎用のポリプロピレン樹脂を用いた場合、成形品のヒケ発生や型内発泡成形時の成形時間が長くなるといった問題がある。 このようにポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形体として必要な特性である、MI、融点コモノマー量などを自由に選択することが困難な状況になっている。

発明が解決しようとする課題

0006

以上の実情において、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形において、成形体の表面性融着が良好で成形体がヒケが無く、成形時間の短い成形体が得られる最適な原料を容易に提供することが求められている。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、上記問題に鑑みて鋭意研究した結果、ポリプロピレン系樹脂においてMIが6〜10g/10分の樹脂10〜90重量%とMIが0.5〜3g/10分の樹脂90〜10重量%とを混合し、該混合樹脂のMIが2〜5g/10分であるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いることにより、成形体表面性、成形体寸法性、成形時間が短縮できることを見出し本発明を完成させたものである。

0008

すなわち、本発明の第1として、ポリプロピレン系樹脂において、MIが6〜10g/10分の樹脂90〜10重量%とMIが0.5〜3g/10分の樹脂10〜90重量%とを混合したポリプロピレン系樹脂からなり、該樹脂のMIが2〜5g/10分であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子である。本発明の第2として、ポリプロピレン系樹脂において、MIが6〜10g/10分の樹脂90〜10重量%とMIが0.5〜3g/10分の樹脂10〜90重量%とを混合したポリプロピレン系樹脂からなり、該樹脂のMIが2〜5g/10分である樹脂粒子と水、分散剤および発泡剤からなる水分散物耐圧容器内仕込み、前記樹脂粒子の融点−20℃から+10℃の範囲の温度で該樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、該発泡剤の示す蒸気圧以上の加圧下のもと、前記樹脂粒子と水との混合物を前記耐圧容器内よりも低圧雰囲気下に放出することからなるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の製造方法である。本発明の第3として、第1の発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子に0.1kg/cm2ーG以上の内圧を付与せしめ閉塞しうるが密閉しえない金型充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法、発明の第4として、第1の発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を圧縮率が20%〜50%の圧縮率になるように調整したのち、閉塞しうるが密閉しえない金型に充填し、水蒸気で加熱して成形することを特徴とするポリプロピレン系樹脂型内発泡成形体の製造方法である。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明のポリプロピレン系樹脂は、例えば、エチレンープロピレンコポリマーブテンープロピレンコポリマー、エチレンーブテンープロピレンターポリマー、エチレンープロピレンブロックコポリマー、ブテンープロピレンブロックコポリマー、エチレンーブテンープロピレンブロックターポリマーなどが挙げられるがエチレンープロピレンランダムコポリマー、エチレンープロピレンーブテンランダムポリマーが好ましい。

0010

本発明の混合されたポリプロピレン系樹脂のMIは、2〜5g/10分の範囲である必要があり、好ましくは3〜5g/10分である。MIが6〜10g/10分のポリプロピレン系樹脂とMIが0.5〜3g/10分のポリプロピレン系樹脂をあらかじめタンブラー等でブレンドし、押出機等で溶融混練することにより、下記の計算式を用いれば、目的とするMI値をもつポリプロピレン系樹脂が得られる。

0011

ID=000002HE=005 WI=049 LX=0355 LY=1900
(ここにおいてAはMIが6〜10g/10分のポリプロピレン系樹脂のMI、BはMIが0.5〜3g/10分のポリプロピレン系樹脂のMI、Cは混合樹脂のMI、XはMIが6〜10g/10分のポリプロピレン系樹脂の重量比、YはMIが0.5〜3g/10分のポリプロピレン系樹脂の重量比。なお(X+Y)=1。)本発明の混合されたポリプロピレン系樹脂は、MIが2g/10分以下の場合、発泡性が悪くなるとともに気泡径微細化して成形体の表面性・融着が悪くなる。 また、MIが5g/10分以上の場合、発泡性が良くなるが、成形体がヒケ易くなるとともに、成形時間が長くなり好ましくない。

0012

これらのポリプロピレン系樹脂は無架橋の状態が好ましいが、パーオキサイド放射線により架橋させてもよい。またポリプロピレン系樹脂と混合使用可能な他の熱可塑性樹脂、例えば低密度ポリエチレン直鎖低密度ポリエチレンポリスチレンポリブテンアイオノマー等をポリプロピレン系樹脂の特性が失われない範囲で混合使用してもよい。例えば低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブテン、アイオノマーを併用する場合には、ポリプロピレン系樹脂100部(重量部、以下同様)に対して5〜20部、ポリスチレンを併用する場合には5〜10部が好ましい。

0013

上記のポリプロピレン系樹脂は、通常、予備発泡に利用されやすいようにあらかじめ押出機、ニーダーバンバリミキサー、ロール等を用いて溶融し、円柱状、楕円状、球状、立方体状、直方体状等のような所望の粒子形状で、その粒子の平均粒径が0.1〜5mm、好ましくは0.5〜3mmになるように成形加工される。

0014

上記のような本発明に係るポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を製造する方法は前記の如く耐圧容器内でポリプロピレン系樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、撹拌しながら水中に分散させ、加圧下で所定の発泡温度まで加熱したのち、該水分散物を低圧域に放出する。

0015

発泡温度は、ポリプロピレン系樹脂の種類、使用発泡剤量目標とする予備発泡粒子の発泡倍率等により選択するが、ポリプロピレン系樹脂の融点ー20℃から+10℃の範囲から選ばれる。

0016

本発明に使用されるポリプロピレン系樹脂粒子に含浸させる発泡剤としては、例えばプロパンブタンペンタンヘキサン等の脂肪族炭化水素類シクロペンタンシクロブタン等の脂肪環化水素類;トリクロロトリフルオロメタンジクロロジフルオロメタンジクロロテトラフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタンメチルクロライドメチレンクロライドエチルクロライド等のハロゲン化炭化水素類、空気、窒素炭酸ガス等の無機ガス類等が上げられる。これらの発泡剤は単独で用いてもよく、また、2種類以上併用してもよい。またその使用量に限定はなく、所望のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の発泡度に応じて適宣使用すれば良く、通常その使用量はポリプロピレン系樹脂粒子100部に対して5〜60部である。

0017

前記水分散物の調整に際しては、分散剤として、例えば第3リン酸カルシウム塩基性炭酸マグネシウム炭酸カルシウム等や、少量の界面活性剤、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、n−パラフィンスルホン酸ソーダ、α−オレフィンスルホン酸ソーダ等が分散助剤として併用される。

0018

かかる分散剤や界面活性剤は、その種類や用いるポリプロピレン系樹脂粒子とその使用量によって異なるが、通常、水100部に対して分散剤の場合で0.2〜3部、界面活性剤の場合で0.001〜0.2部である。

0019

また、前記発泡剤を含有したポリプロピレン系樹脂粒子は水中での分散性を良好なものとするために、通常、水100部に対して20〜100部添加されるのが好ましい。

0020

かくして調整された水分散物は加圧下で加熱されたのち、例えば2〜10mmφの開孔オリフィスを通して低圧下に放出され、ポリプロピレン系樹脂粒子が予備発泡せしめられ、本発明のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子が得られる。

0021

前記耐圧容器には特に限定はなく、上記圧力及び温度に耐えられるものであればいずれのものでも使用しうるが、かかる耐圧容器の具体例として、例えばオートクレーブ型の耐圧容器が挙げられる。

0022

本発明に使用される型内発泡成形体の成形方法としては特公昭51−22951や特公平6−59694等に挙げられるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を閉鎖しうるが密閉し得ない金型内に充填し、蒸気等で加熱し、発泡粒子を相互に加熱融着さして型通りに成形する方法がある。発泡粒子を金型に充填する前にガス内圧を付与せしめるか、または発泡粒子を金型に充填する際に予備発泡粒子を圧縮率が20%以上になるようにすることが好ましい。前者においてはポリプロピレン系樹脂発泡粒子を無機ガス等の加圧下に保持することにより発泡能を付与せしめる事が出来る。本発明に用いられる無機ガスとしては空気、窒素、ヘリウムネオンアルゴン、炭酸ガス等が使用される。これらのガスは単独で用いても、また2種以上混合して用いても良い。このうち、汎用性の高い空気、窒素が好ましい。後者においては、予備発泡粒子を加圧ガスにより圧縮率20%以上50%以下になるようにしてから金型に充填する事により達成できる。上記の予備発泡粒子の圧縮率は次のようにして求められる。ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を成形機金型内に、大気圧状態で充填した時の予備発泡粒子の重量を、上記圧縮充填した予備発泡粒子の重量で除した値であり、下記式で表される。

0023

ID=000003HE=010 WI=077 LX=0215 LY=2050
次に本発明におけるMIの測定方法について説明する。

0024

MIの測定は、JIS−K7210記載のMFR測定器を用い、オリフィス2.0959±0.005mmφ、オリフィス長さ8.000±0.025mm、荷重2160g、230±0.2℃の条件下で測定したときの値であり、実施例に示したMI値は実測値である。

0025

次に、実施例及び比較例に基づき本発明を詳しく説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。尚、実施例の記載に先立ち特性値の測定方法を示す。

0026

[特性値の測定方法]
1.冷却時間:成形時、蒸気加熱を終了してから、成形体表面が金型表面を押す圧力(成形体面圧)が0.3kg/cm2まで低下するのに要した時間(秒)を測定した。

0027

2.融着率:成形体の表面にナイフで約5mmの深さのクラックを入れたのち、このクラックに沿って成形体を割り破断面を観察し、粒子の全個数に対する破壊粒子数の割合を求め融着率とし、次の基準で評価した。

0028

○:融着率60%以上
△:融着率50%〜60%未満
×:融着率50%未満
尚、通常、成形体として満足すべき融着率の水準は少なくとも60%である。

0029

3.表面外観:成形体表面を目視で観察し、次の基準で成形体を評価した。

0030

○:表面に凹凸がなく、各粒子間隙もほとんどない
△:表面に凹凸はないが、各粒子間隙が目立つ
×:表面に凹凸があり、各粒子間隙が極めて大きい
4.変形:成形体厚み方向の測定において、中央部と端部の厚みを測定し、その差を変形(ヒケ)とし次の基準で評価した。

0031

○:0.5mm未満
△:0.5〜1.5mm未満
×:1.5mm以上
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。ポリプロピレン系樹脂は表1に示す5種を用いた。

0032

ID=000004HE=040 WI=082 LX=0640 LY=2350
(実施例1ー5、比較例1ー5)表2に示す割合で混合した樹脂を押出機で溶融混練し、1.8mg/粒の樹脂粒子を製造した。該樹脂粒子のMIは、JISK−7210に準拠して測定した。 次に該樹脂粒子100部、イソブタン13部、分散剤としてパウダー塩基性第3リン酸カルシウム2.0部及びn−パラフィンスルホン酸ソ−ダ0.03部を水300部とともに耐圧容器に仕込み、表2に示す発泡温度に保持した。このときの容器内圧力は約15.0Kg/cm2−Gであった。続いて、容器内圧力をイソブタンを圧入しながら、表2に示す発泡圧力に保持したのち、容器内圧力を保持しつつ、耐圧容器下部のバルブを開いて水分散物を開孔径4.0mmφのオリフィス板を通して大気圧下に放出して発泡を行ったところ、発泡倍率15〜16倍、表2に示した嵩密度36〜37g/lの予備発泡粒子が得られた。次いで、各予備発泡粒子を耐圧容器に入れ空気圧で圧縮し、縦320mm×横320mm×厚み60mmのブロック金型に圧縮率40%で充填し、まず1.0Kg/cm2−Gの水蒸気で金型内の空気を追い出し、続いて成形圧力3.1〜3.5Kg/cm2−Gの水蒸気圧加熱成形することに成形体を得たのち、75℃で7Hr養生したのち室温に取り出し1日後成形体を評価した。

0033

実施例で示すMI値が2.5と4.1および4.4のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは、成形体変形・融着・表面性が良好で冷却時間も短い特性を示したが、比較例で示すMI値が6と7のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは、成形体変形が大きく冷却時間も長い。また、比較例で示すMI値が0.5のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは成形体表面性・融着が悪くやや変形が見られた。比較例で示すMI値が1.5のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは、冷却時間が短いものの成形体表面性・融着が悪い。

0034

ID=000005HE=065 WI=079 LX=0205 LY=1900
(実施例6〜10、比較例6〜10)実施例1〜5、比較例1〜5で得た予備発泡粒子を耐圧容器に入れ温度25℃、圧力2.0Kg/cm2−Gで15時間処理し、粒子内圧を0.6kg/cm2ーGに調整した後、縦320mm×横320mm×厚み60mmのブロック金型に充填し、まず1.0Kg/cm2−Gの水蒸気で金型内の空気を追い出し、続いて成形圧力3.1〜3.5kg/cm2−Gの水蒸気圧で加熱成形することにより成形体を得たのち、75℃で7Hr養生したのち室温に取り出し1日後成形体を評価した。

0035

実施例で示すMI値が2.5と4.1および4.4のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは、成形体変形・融着・表面性が良好で冷却時間も短い特性を示したが、比較例で示すMI値が6と7のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは、成形体変形が大きく冷却時間も長い。また、比較例で示すMI値が0.5のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは成形体表面性・融着が悪くやや変形が見られた。比較例で示すMI値が1.5のポリプロピレン系樹脂を原料としたものは、冷却時間が短いものの成形体表面性・融着が悪い。

0036

発明の効果

0037

以上の様に、ポリプロピレン系樹脂において、MIの異なる樹脂を特定の範囲で混合させ、特定のMIに調整することにより、成形体表面性が良好でかつ、収縮率が小さくヒケが無い、成形時の成形時間も短い特性をもつ予備発泡粒子と型内発泡成形体を得ることが出来る。

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